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PLC變頻恒壓供水系統壓力振蕩故障分析與排除
更新時間:2018-06-28 來源:《電工技術》 作者:李剛

  引言

  當前城鎮居民小區和高層住宅的供水,廣泛采用PLC變頻器控制的恒壓供水系統。該系統可按實際需要設定供水壓力,并自動調整水泵的工作狀态,使給水泵始終處于高效率運行狀态。變頻器對電機實行軟起動控制,可消除起動和停機時的水錘效應,延長水泵、電機設備的使用壽命。工作時,系統管網壓力應平穩,若出現壓力振蕩故障,不僅影響供水質量而且嚴重時會造成管網中部件的損壞。

  1、變頻恒壓供水系統組成及原理

  變頻恒壓供水系統主要由PLC控制單元、變頻器、泵組電機、供水管網、儲水箱和壓力傳感器等組成,如圖1所示。恒壓供水泵站采用多台水泵及電機,可根據用水量投入工作,因此單台水泵電機功率不大,系統中設有備用泵以便不停工維護。水泵運行數量由PLC控制,電機轉速由變頻器控制,以滿足不同用水量的需求。

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  2、恒壓供水系統供水調壓原理

  恒壓供水系統供水調壓原理如圖2所示。供水壓力采用閉環控制,首先在控制面闆設定水壓給定值,通過安裝在管網出水端的壓力傳感器實測水壓的反饋信号;然後由變頻器将實測值與給定值進行比較,若給定值大于實測值,說明系統水壓低于設定值,則改變水泵電機的供電頻率,使水泵電機轉速上升,反之則降低水泵電機的轉速,使供水量減小。在用水量大時,通過PLC進行工頻/變頻切換,使水泵處于工頻下運行,反之處于變頻運行;當用水量超過一台泵的供水量時,PLC控制其它水泵加入。

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  3、PLC變頻恒壓供水的設定與調節

  (1)對于用戶供水壓力,可根據實際情況對PLC及變頻器進行給定值設定,若有多種供水需求(如消防和居民用水水壓不同)則可分别設定。

  (2)為了實現調節的快速性與系統的穩定性,PLC對水壓的控制采用比例一積分一微分調節,即PID調節,調節參數可由使用者自行設定。

  (3)PID參數設定與調節原理如圖3所示,PID控制就是将供水壓力實際值與設定的目标值進行比較,使控制的實際值趨近于目标值,若PID參數選擇不合适則會影響控制效果。

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  4、恒壓供水系統壓力不穩易振蕩的故障排除

  以三菱PLC變頻恒壓供水設備系統為例,導緻其壓力不穩定的因素可能有以下幾種。

  (1)控制器PID參數的沒定不正确(見表1),由于PID控制部件為PLC或變頻器,因此解決方法是按技術要求重新設定。設定後,若水壓在設定值上下劇烈波動,則調節PID指令的微分常數,使設定值适當減小,同時适當增加積分常數值;若調整過于緩慢,水壓的上下偏差很大,則說明系統的比例常數設定值過大,應适當減小。

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  (2)控制部件的加減速時間與水泵電機功率不相符(見表2)。電機功率大,轉動慣量大,則加減速時間應設置長些,反之應減小。對于此項參數,用戶可通過逐漸增減數據進行調試,如15kW一般設置為10~20s。

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  (3)供水壓力傳感器安裝位置不合理。壓力采集點離水泵出水太近,出水口的流速變化,使反饋給控制器的壓力值不穩定,造成系統的振蕩。

  (4)有氣壓罐的供水系統,可在停電時保持供水壓力,但當壓力采集點選取在氣壓罐上時也可能造成系統的振蕩,其原因是空氣具有可壓縮性,而且氣體在水中的溶解度随壓力而變化,使出水的反饋壓力和氣體的反饋壓力之間有一定的時間差,從而造成系統振蕩。

  5、結束語

  PLC變頻恒壓供水系統可顯著降低供水能耗,實現供水系統最優運行,提高運行設備使用壽命,但其故障形式也是多樣的,因此需要掌握其結構和工作原理,借助相關技術資料,不斷總結經驗,才能正确而快速地排除故障。

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